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当前,互联网为学习者提供了丰富的教学资源,在降低教育成本、扩大教育规模和实现终身教育方面起了不可替代的作用。由于不同资源开发者使用不同的方式标记资源,使得不同系统的信息难以共享和重用,造成了资源的重复性建设,很容易导致信息孤岛、网络迷航等问题。如何建设可重用性高、支持语义的网络教学资源,成为近年来教育技术领域的研究热点。作为新一代网络——语义网的主要技术基础,本体是目前最流行的可用来解决信息的语义标注的新技术。
本文首先分析了教学资源建设中存在的难题和解决策略,概述了领域本体的发展现状,并对领域本体构建的基本理论做了详细介绍,包括本体的基本理论、本体构建工具、构建方法、与语义网之间的关系,以及其他与教学领域本体构建相关的理论等。现有的本体构建方法通常适用于某一具体领域,并在方法论、评价和共享等方面存在着缺陷,对于教学领域并不适合。为弥补这些不足,本文尝试将教学系统化设计思想和学科教学的基本规律等,融合于本体构建方法中。主要研究内容和成果如下:
(1)论述了构建本体的必要性和可行性。针对网络教学资源的共享性差、重用率低、缺乏语义等缺点,以及我国对教学领域本体的研究刚刚起步、缺少适用于教学领域的构建方法的现状,本文首次对教学领域本体的构建进行了研究。
(2)提出了一种适用于教学领域的本体构建方法——基于ISD的本体构建方法。该方法融合了学科教学的基本规律以及知识概念间的基本关系,遵循教学系统设计的思想,并强调本体的评价和进化,具有一定的专业性和先进性。
(3)利用本体开发工具Protege,使用本文提出的方法,成功构建了“C++程序设计”教学领域本体,证明了该方法的实用性,同时为建设具有语义信息的教学资源指明了方向,为下一步构建基于语义的教学资源管理系统做好了准备。
本文围绕本体在教学资源建设中的作用,提出了基于ISD的教学领域本体构建方法,并在“C++程序设计”课程领域本体构建中进行了检验,且所建本体库已发布于互联网。同时,该本体库作为基于领域本体的“C++程序设计”双语课程语义检索系统的数据库,最终得到了实际应用。如何使本文的方法和所建本体库更加完善,并实现语义的自动标注,是下一步的研究方向。